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2011年 第4期

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河口海岸滩涂开发治理与管理研究进展
陆永军, 侯庆志, 陆彦, 王艳红, 季荣耀
2011, (4).
摘要:
随着经济社会快速发展,城市化进程加快,对滩涂资源的圈围开发已成为缓解日益增长的土地供需矛盾的重要途径.对有限滩涂资源的不合理开发已严重影响到许多河口海岸的自然演变规律,致使滩涂资源的再生能力下降甚至逆转,进而威胁河口海岸地区的防洪安全和水资源安全,影响沿海地区的经济和社会可持续发展.滩涂资源及其承载能力是有限的,在一定时期、一定的生产力发展水平下,需要以维护生态、环境健康为前提,以保障经济社会可持续发展为条件.简述了河口海岸滩涂开发治理与管理研究进展,包括滩涂开发利用的国内外现状及对环境影响、滩涂资源可持续开发利用评价、管理体系的构建,在此基础上指出了我国未来研究的方向.
流滑型窝崩特征及概化模拟试验
张幸农, 陈长英, 假冬冬, 应强, 张思和
2011, (4).
摘要:
流滑型窝崩是长江中下游一种典型的岸滩崩塌形式,土体崩塌破坏发展速度快、体量大,危害很大.根据典型实例,分析了此类崩岸的特征和发生规律,并通过初步的概化模拟试验,探讨了其形成过程和成因机理.研究结果表明,流滑型窝崩是水流冲刷过程中引起的土体滑动破坏,岸坡土质抗冲差、近岸水流急是窝崩形成的基础条件,而伴随窝塘扩大出现高强度的回流是土体连续崩塌破坏的重要动力因素.
渤海湾海岸古气候环境及其对海岸变迁的影响
白玉川, 杨艳静, 王靖雯
2011, (4).
摘要:
以渤海湾西岸这一典型淤泥质海岸为背景,从研究古气候环境出发,利用相关考古资料和前人的成果,重建渤海湾西岸全新世以来的气候环境,得到渤海湾的气候变化情况.通过分析孢粉化石资料,初步恢复渤海湾地区4个特征位置的古气候、古环境.针对渤海海域水环境,建立距今2500~2000年前、距今1000年前和公元2004年的渤海二维潮流数学模型,通过分析流场变化构建出从古至今海岸变迁演变过程(冲淤演变).研究古气候环境变化与海岸变迁的关系,探索古气候环境影响下的海岸变迁的内因和外延,综合古气候变化、海平面变化等影响因素,总结得出渤海湾海岸古气候环境(温度、降水、潮流风浪等)对海岸变迁的影响,并对未来海岸线的变化趋势进行预测.
堆积体作用下陡坡河道流速沿程及横向分布规律
郭志学, 彭清娥, 汤雷, 刘家富, 苏杨中
2011, (4).
摘要:
滑坡、泥石流等灾害过程,常在河流岸边形成大型堆积体,缩窄了主河道过流宽度,对主河道水流运动产生影响.通过水槽试验,研究了堆积体作用下陡坡急流河道流速沿程及横向分布规律.试验结果表明:受堆积体影响,水流流态一般可分为上游低速区、主流区、下游回流区及堆积体下游段折冲水流与隐蔽区缓流相遇而形成的斜向水跃.堆积体的壅水作用对主流区流速沿程分布影响较大,随堆积体尺度的增加,对主流流速影响增大,影响范围加大.堆积体上游段,主流流速受堆积体影响减小;急流条件下,堆积体段的过流断面束窄,过流能力降低,主流流速较天然状态有所降低,出现急、缓流过渡,堆积体末端逐步恢复至天然状态.堆积体下游临近断面流速大小与天然状态基本一致,沿横断面的流速比天然状态略有增大,对岸流速则略有降低,随堆积体规模的增加,流速横向变化幅度增大.
三峡变动回水区重点河段演变分析
刘怀湘, 陆永军, 左利钦
2011, (4).
摘要:
在原型观测资料的基础上,通过地理信息系统等技术手段,对三峡水库蓄水初期变动回水区重点河段的演变规律进行了分析.结果表明,三峡蓄水后这些河段均出现累积性的淤积.就空间分布而言,累积性淤积部位主要出现在弯道凹岸缓流区等处,可见水动力影响为淤积的主要原因.上游来水来沙条件与水库运行是变动回水区演变的主要影响因素.而坝前水位调整使得各河段常表现为蓄水期淤积,消落期冲刷.同时随着非汛期坝前水位的逐年抬高,累积性淤积区也随之向上游拓展.
下荆江窑监河段河床演变及整治初步研究
左利钦, 陆永军, 季荣耀, 黄文辉
2011, (4).
摘要:
三峡水库蓄水后,改变了下游来水来沙条件,河床演变也相应发生变化.长江中游窑监水道属典型的弯曲分汉河型,在分析三峡蓄水运用前后河床演变的基础上,采用二维水沙数学模型预测了三峡工程蓄水运用后20a河床演变趋势.计算表明,窑监河段主流仍保持在乌龟洲右汉,主支汉的河势没有发生变化,虽然整个河段呈冲刷趋势,但出浅碍航段航深随着枯水位降落有减小的趋势.在对历史演变分析及演变趋势预测的基础上,利用建立的数学模型研究了航道整治方案.
流量对河势及河型变化影响的试验研究
董占地, 吉祖稳, 胡海华, 王党伟
2011, (4).
摘要:
以长江上荆江陈家湾-郝穴河段为典型河段,通过概化实体模型试验,研究流量大小及过程对大型水利枢纽工程下游河道河势及河型变化的影响.试验结果表明,在其他边界条件一样的情况下,流量越大,试验河段的冲淤、断面形态及平面形态等特征值的变化幅度也越大,但在恒定流量的作用下,单纯增大流量并不能引起本次试验河段河型的转化,而不同的非恒定流量过程可能会形成不同的河道形态,在适当的条件下,合适的非恒定流量过程会导致河型发生转化.
涉河桥梁阻水影响因素研究
丁伟, 唐洪武, 戴文鸿, 肖洋
2011, (4).
摘要:
采用VOF(volume of fluid)方法和标准κ-ε模型,对涉河桥梁桥墩附近河段三维流场进行了精细模拟,通过不断改变桥墩宽、桥墩数、桥梁跨径、桥墩和水流的夹角、桥梁和水流的夹角和桥墩的布置形式等,进一步分析各个因素对桥梁壅水的影响.计算分析成果表明桥墩在桥梁稳定的前提下,减少其宽度可以有效地降低壅水高度,同时双圆柱型桥墩有利于降低壅水高度.桥墩轴线尽可能顺应水流流向,桥梁轴线尽可能与水流流向垂直,至少要将夹角控制在65°以上.
三峡水库蓄水后宜昌一杨家脑河段冲刷及粗化
刘怀湘, 徐成伟
2011, (4).
摘要:
水库蓄水引发的下游河道再调整,对河流未来演变与人类活动均有重要影响.根据现场实测水文、地形与床沙资料,对三峡蓄水后下游宜昌-杨家脑河段的河床冲刷下切、粗化等现象进行了统计分析.结果表明,三峡水库蓄水后导致宜昌相同来流情况下来沙剧减,这是导致研究河段冲刷的根本原因.2002-2006年间主要冲刷区逐年下移,冲淤幅度逐渐变小.而2006年汛末与2008年汛末三峡水库水位的抬高均导致冲刷量的突增.2002-2006年各河段曼宁糙率值逐步增大,尤其是坝下河段.床沙组成中卵石含量迅速提高,坝下河段河床中值粒径亦明显增大,而枝城以下河段不明显.这种上、下游河段粗化过程的差异性与河道冲淤、糙率变化是一致的.
赣江东西河分流比影响因素研究
唐立模, 肖洋, 周洪都, 罗建华, 唐洪武
2011, (4).
摘要:
赣江在南昌河段首次分汉为东西两河,东西河分流比特性直接关系到下游河道的稳定和防洪安全.根据20世纪70年代以来多次实测的东西河分流比资料,东西河分流特性与流量、水位、两汊道过水条件、汊道比降等诸多因素密切相关.一般情况下,西河分流比随流量增大而减小,自2000年以来,相同流量下的西河分流比逐年增大.分流比与水位的相关关系表明:在相同水位条件下,2006-2008年的西河分流比较2003年普遍增大8%以上.2003年以来,西河口门人流条件和汉道内泄流能力均比东河明显改善和增强,导致了西河分流比迅速增大.
淤泥絮凝脱水试验研究及水铰链假说的提出
王党伟, 杨国录
2011, (4).
摘要:
针对江河湖泊清淤产生的高含水率淤泥的絮凝脱水问题进行了试验研究,试验结果表明:絮凝剂加入比例与淤泥初始含水量之间存在一定的联系,初始含水量越高,絮凝剂加入比例的下临界值越低,且两者之间呈非线性关系.据此试验现象和结果,并在已有研究的基础上提出了水铰链假说,阐述了淤泥颗粒的结合过程和原理,解析了淤泥在高含水率下仍保持稳定的原因,通过水铰链密度解释了淤泥难以自然脱水的原因以及采用絮凝剂时淤泥含水率和絮凝剂下临界的关系,进一步说明了淤泥颗粒在絮凝过程中絮团的形成过程.
九龙江口一厦门湾海域表层沉积物粒度分布特征及其动力响应
左书华, 韩志远, 赵洪波, 杨华
2011, (4).
摘要:
根据2008年9月采集的九龙江口-厦门湾大范围表层沉积物样品以及收集到的实测水文资料,分析研究九龙江口-厦门湾表层沉积物的粒度分布特征,同时在应用GSTA模型对沉积物进行输运趋势分析的基础上探讨该区域泥沙运移趋势.结果表明:九龙江口-厦门湾海域沉积类型较多,主要以黏土质粉砂为主,显示出该区域以细颗粒物质沉积为主的沉积特性,同时不同区域沉积物分布特征又略有差异,揭示了九龙江口-厦门湾各海区沉积物颗粒的粗细、水动力条件以及沉积环境的不同.应用GSTA模型对表层沉积物运移趋势分析结果显示,来自九龙江径流的物质一部分在九龙江口受到潮流作用沉积,一部分通过厦门湾口往外海输运,还有少量在涨潮流的作用下进入厦门西海域,该趋势与水动力条件密切相关.
波、流共存时水体挟沙能力研究
甘申东, 张金善, 蔡相芸
2011, (4).
摘要:
海岸地区波、流共存时水体挟沙能力公式的确定对波、流共存时的泥沙数学模型的发展有着重要的意义.如何科学研究波、流共存时水体挟沙能力是关键.从研究方法、实测资料选取和拟合方法三大要素出发,研究波、流共存时水体挟沙能力.
基于FVCOM的杭州湾三维泥沙数值模拟
吴修广, 刘光生, 程文龙
2011, (4).
摘要:
应用FVCOM建立了三维潮流泥沙数学模型,根据实测水文资料,对杭州湾开展了三维潮流泥沙验证,结果基本满意.应用模型计算了杭州湾大潮期间涨落潮泥沙输运过程,通过平面、立面的泥沙分布特征,成功再现了杭州湾潮流泥沙的运动过程.尽管模拟精度达不到平面二维模型的水平,但为三维潮流泥沙模型在强潮河口湾的应用作了重要的探索,通过进一步完善模型参数及分析,模型可以应用于涉水建筑物对附近三维水沙影响的分析评估,可为强潮河口湾开发、水环境保护及生态建设等提供更加丰富的研究成果,具有广阔的应用前景.
尾闾段河网一维水流数学模型应用研究
戴文鸿, 张云, 高嵩, 李开杰, 王得祥
2011, (4).
摘要:
尾闾段河网常常是连接上下游的水上通航要道,且上游洪水需要通过尾闾段河网下泄,这就使得尾闾段河网水流运动的研究成为非常重要和十分必要的课题之一.在对尾闾段河网水流的运动特点及一维河网计算的研究现状评述的基础上,选用自编程序“河网水动力模型”和商用软件HEC-RAS分别建立一维河网水流模型,应用于赣江尾闾段,针对洪水流量、中水流量和枯水流量分别计算沿程水位.在洪水流量下,根据计算所得的水面线,找出各主要站点的水位作为警戒水位,当该站点水位有接近警戒水位的趋势时,提请有关部门应做好防洪工作.在中水期,主要考虑造床流量的影响.在枯水期,根据计算得出的水位,得到各主要站点的最低通航水位,为枯水期能否顺利通航提供依据.
大柳树一沙坡头河段泥沙运移二维数值模拟
李春光, 景何仿, 吕岁菊, 周炳伟
2011, (4).
摘要:
黄河大柳树一沙坡头河段位于宁夏境内,是由5个弯道组成的连续弯道,具有较为复杂的地形特征.利用所建立的修正的平面二维RNG k-ε紊流泥沙数学模型,对该河段水流运动及泥沙运移进行了平面二维数值模拟研究.采用全沙模型,考虑不同粒径组悬移质和推移质运移对河床演变的影响.通过数值模拟结果与实测结果的对比分析,表明该模型能够模拟具有连续弯道的天然河流水流运动及泥沙运移过程;建立了一种关于泥沙数学模型中水流模块和泥沙模块的半耦合式算法,其计算量比耦合式算法较小,但计算精度比分离式算法较高.
条子泥二分水滩脊地貌动力与演变特征研究
陈君, 王义刚, 卫晓庆, 周永
2011, (4).
摘要:
通过对条子泥二分水滩脊的现场水文调查、滩面表层沉积物采样、断面高程测量等实测资料的分析整理,并结合近几十年来的遥感卫星图片资料,研究了条子泥二分水滩脊的地貌特征、沉积特征、水动力特征及其历史演变规律.结果表明:(1)二分水滩脊自西向东方向呈斜坡式下降,坡度约为0.64%,平均高程约为0.5m,脊部宽约1km,将条子泥沙洲分隔为南北两大地貌单元;二分水滩脊表层沉积物以砂质粉砂为主,自堤向海方向沉积物逐渐变粗.(2)测量期间落潮平均流速大于涨潮平均流速,流速自表层向下逐渐减小,涨、落潮最大流速均出现在表层;涨潮平均含沙量大于落潮平均含沙量,涨、落潮最大含沙量均出现在底层;涨潮单宽平均输沙量为1.30 kg,落潮为1.07 kg,表明沉积物来源丰富.(3)二分水滩脊位置并不固定,1974年以前二分水滩脊在蒋家沙-铁板沙一线近似呈直线条带状分布,此后逐渐北移,至2000年北移约15 kn至条子泥内缘区中部一竹根沙一线;2000年至今逐渐南移4.5 km.
利用自排沙廊道排沙降低潼关高程的论证
陈琛, 程文, 秦毅, 曹如轩, 钱善琪
2011, (4).
摘要:
简要阐明了方案提出背景,寻找替代“小浪底蓄清排浑”运用方案,降低潼关高程解除渭洛河下游洪涝灾害根源.潼关河段低温期上段冲刷河床高程抬升,高温期上段淤积河床高程下降,都给下游输送大量泥沙.根据三门峡水库由太安站溯源冲刷向上发展降低潼关高程的实例,以及东雷抽黄站自排沙廊道降低局部侵蚀基准面产生溯源冲刷使渠道淤积面高程下降的实例,选择在三门峡水库布设自排沙廊道降低局部侵蚀基准面产生溯源冲刷降低潼关高程方案,该方案可使粗沙不入小浪底水库,潼关高程得以下降,三门峡水库增加库容,兴利效益得以提高,三方受益.
涉河工程群对防洪的累积影响研究
李振青, 廖小永
2011, (4).
摘要:
采用河道天然实测资料和实体模型试验相结合的方法,通过对长江下游镇扬河段的世业洲汉道段的研究,探讨了长江群体岸线开发利用对河段防洪累积影响.在对河道原型近20a水位分析的基础上,比较了同一观测站在近、远期2个不同阶段长江相同流量下的水位变化.结果表明,天然实测资料分析与模型试验得出的结论相近,涉河工程群对防洪的累积影响程度在同一个数量级别.各类涉水工程对河段整体水位的累积影响不是单个涉水工程影响的简单叠加.涉河工程群对防洪水位抬高影响的梯度,在长江来水量为多年平均流量及以下时较小(一般为3~5cma),在长江来水量大于平滩流量和多年洪峰平均流量时明显增大(一般为10~15cm).
赣江外洲站近50年水沙变化规律
肖洋, 宋成成, 李开杰, 张预定, 唐洪武
2011, (4).
摘要:
基于赣江外洲站年径流量时间序列(1957-2008年)和年输沙量时间序列(1966-2008年),采用肯德尔秩次相关检验法、有序聚类分析和秩和检验法、小波分析法对赣江水沙变化规律进行分析.结果表明:年径流量时间序列趋势变化不明显,不存在显著跳跃点,当时间尺度为17时,存在以10~12a为周期的丰枯变化.年输沙量时间序列下降趋势明显,在1984年和1998年附近发生跳跃,周期性变化可分为两段,1966-1986年间,在时间尺度为6时平均变化周期约为4a,1986年后,在时间尺度为1时平均变化周期约为3.7a.水土保持、人工采砂、万安水库拦沙等是影响赣江输沙量显著变化的主要因素.
波流共同作用下细沙粉沙质海岸复合沿岸输沙率计算
孙林云, 吴炳良, 郭天润
2011, (4).
摘要:
应用能量原理建立波浪作用下沿岸输沙率公式时,通常采用波浪的“载沙量”与沿岸流的乘积推导而得.对于一般的沙质海岸,由于岸滩坡度较陡,波浪破碎带较窄,破波带内潮流流速与破波产生的沿岸流相比较小,常可忽略.而对于细沙粉沙质海岸,岸滩坡度相对较缓,风暴潮期间,近岸波浪较大,破波水深较深,破波带较宽,近岸潮流流速也较大.因此,细沙粉沙质海岸风暴潮期间波浪和潮流共同作用下的复合沿岸输沙率计算应当考虑波浪和潮流的共同作用.在以往波浪作用下沙质海岸沿岸输沙率研究的基础上,通过波浪潮流共同作用下近岸水流特性和沿岸输沙率特性港池试验研究,得出了波流共同作用下复合沿岸流计算公式,据此,将能量输沙原理导出的沿岸输沙率计算公式推广应用到波流共同作用下的复合沿岸输沙率计算,经与模型试验结果和现场实测资料对比,吻合良好.该公式可以有条件地推广应用到细沙粉沙质海岸波浪潮流共同作用下复合沿岸输沙率计算.
植物对明渠流速分布影响的试验研究
闰静, 唐洪武, 田志军, 何晔
2011, (4).
摘要:
采用圆柱铝棒模拟刚性植物进行水槽试验,利用激光流速仪LDV对含非淹没、淹没植物明渠流场进行了测量,对模拟植物淹没度、密度对流速分布的影响进行了研究.分析表明,植物非淹没条件下的平均流速可以表示为流量、渠宽、水深和植物密度的函数;植物淹没条件下,很难用统一的函数描述平均流速沿水深的分布,植物层上部和内部与顶部处的流速偏离有随淹没度、密度的增大而增大的规律,相同宽深比条件下,含淹没植物明渠和无植物明渠相比,最大流速位置前者高于后者,植物“抬高床面”或是减小了有效宽深比的作用.
宁波三江河道水沙特性及冲淤变化规律
严文武
2011, (4).
摘要:
从径流量、潮量和含沙量的历史变化角度,对宁波三江水沙特性做定性描述,并阐述了奉化江、姚江和甬江的河床演变及冲淤规律.历史上三江河床较为稳定,河道处于相对冲淤平衡状态,但1959年姚江大闸和1975年镇海拦海大堤两大工程的相继建成,引起甬江河道发生剧烈淤积以适应水动力条件的改变,经过多年调整才渐趋平衡.随着社会经济的迅速发展,三江沿岸涉水工程(桥梁、码头等)、水资源开发利用(水库等)及人类活动(建筑垃圾和淤泥违规倾倒)逐年增多,甬江河道尤其边滩进入缓慢淤积期.奉化江河道亦处于缓慢淤积状态,但总体淤积强度相对较小.姚江闸下河段在大闸不泄流的情况下水动力条件较弱,河道整体处于单向淤积状态之中.研究宁波三江河道的演变历史规律,不仅可丰富河床演变学关于潮汐河口的理论,还可为我国类似感潮河流的淤积治理提供相应的参考.
淮河流域极端旱涝特征分析
吴永祥, 姚惠明, 王高旭, 沈国昌, 施睿, 侯保灯
2011, (4).
摘要:
利用淮河流域历史水文气象、水旱灾害受灾成灾等系列资料,分析了极端旱涝的暴雨、洪水、洪灾和干旱灾害特征,以及天气成因,揭示了交替随机发生极端旱涝的基本规律.结果表明,1470-2010年淮河流域发生的极端旱涝分别为46和63次,平均5a发生1次极端早涝;梅雨期降水量的极端偏多(或偏少)是形成极端洪涝(或干旱)最直接的因素;中高纬度西风环流和副高的季节性异常是发生极端洪涝(或干旱)的根本原因.
模型试验测量技术的研究应用现状及发展趋势
陈诚, 贾宁一, 蔡守允
2011, (4).
摘要:
在对物理模型试验中流速、地形、水位、含沙量等关键测量技术的发展历程进行同顾的基础上,着重介绍了激光技术、超声波技术、计算机技术及数字图像处理技术等先进技术在模型试验测量中的应用及发展,详细分析了模型试验测量技术的研究应用现状及存在的问题,指出今后的发展趋势是将智能科学、数值模拟、物理模型试验测控技术相结合,研究智能模拟与模型试验测控技术相耦合的三维全场测量技术,并分析了其中的关键技术及相应的技术路线.
深水板桩码头成套技术研究——获中国水运建设科技进步特等奖
蔡正银
2011, (4).
摘要:
板桩码头是码头三大结构型式之一.据不完全统计,建国60多年来,我国建设的板桩码头近300多个泊位,其中200多个泊位是中小型码头,占85%以上.上世纪末在唐山港京唐港区建设的3.5万吨级的地下连续墙式板桩码头,成为2000年之前全国最大的板桩码头.随着船舶大型化的发展,码头也向深水化方向发展,但是作为码头三大结构型式之一的板桩码头吨级的提升却遇到了极大的困难.随着码头前沿水深的加大,作用于前板墙上的土压力不断增加,使得板桩断面难以满足深水码头急剧增大的弯矩的要求.重力式和高桩承台式码头已经向5万吨级、10万吨级、20万吨级、25万吨级以上的深水泊位发展,板桩码头却停滞不前.传统的板桩码头结构已不适应发展的需要,新结构的开发迫在眉睫!